JP2010008175A

JP2010008175A - 油中ガスの分析方法及び分析装置

Info

Publication number: JP2010008175A
Application number: JP2008166658A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Miyajima; 極宮島
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】絶縁油中に溶存する微量ガス成分の高感度かつ迅速な分析を可能とすること。
【解決手段】試料油中の溶存ガスを抽出するための抽出手段と、前記抽出された溶存ガスを一時貯留するためのガス貯留手段と、前記抽出手段及びガス貯留手段に残存する空気を排気するための排気手段と、抽出された溶存ガスを分析するガス分析手段と、前記ガス分析手段から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段と、ガス貯留手段を抽出手段、あるいは、ガス分析手段と連通する状態に切換える流路切換手段とを備えた油中ガスの分析装置において、前記ガス貯留手段は、溶存ガスが貯留されるガス貯留管と、前記ガス貯留管内の圧力を検出するための圧力検出手段とを備え、前記ガス貯留管内が所定の圧力になった時点で流路切換手段を切換えて、貯留された溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器等の油入機器に使用されている絶縁油中に溶存するガス成分の分析方法及び分析装置に関する。

変圧器等の油入機器内部において局部過熱や放電等の異常現象が発生すると、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレン等のガスが発生し、絶縁油中に溶解する。前記絶縁油中に溶解している各種ガスは、ガスクロマトグラフ等のガス分析装置を用いて定性・定量分析することにより、油入機器の異常診断や劣化診断等を行う際の指標として利用されている。前記各種ガス成分のうち、アセチレンは、そのほとんどが放電現象に起因して発生するため、予防保全の観点から前記アセチレンを早い段階（微量の段階）で検出できることが望ましい。

絶縁油中に溶解している微量なガス成分を高精度で分析する手法としては、例えば、特許文献１に記載されている技術が挙げられる。特許文献１においては、不活性ガスを用いてバブリング抽出した微量の油中溶解ガス（以下、溶解ガスという）を冷却・凝縮して蓄積するとともに、前記蓄積した溶解ガスを加熱・気化させて捕集容器に採取し、この後、前記捕集容器に採取した高濃度の溶解ガスをガスクロマトグラフにて分析するようにしている。

特開平５−２８８６５４号公報

然るに、特許文献１に記載の技術においては、溶解ガスを冷却・凝縮して蓄積するための手段や、蓄積した溶解ガスを加熱・気化させるための手段が必要となるので、装置の構成が複雑化するとともに、前記各手段の維持管理が煩雑になるという問題があった。しかも、溶解ガスを一旦冷却・凝縮して蓄積するとともに、前記蓄積された溶解ガスを加熱して再度気化させるようにしているため、前記溶解ガスの採取に手間や時間を要するという問題もあった。

また、特許文献１に記載の技術のように、バブリングにより試料油中の溶解ガスを抽出する場合、溶解ガスが流通する連結管や、溶解ガスが凝縮されるトラップ管等に、毛管現象等により前記試料油が侵入することが間々あった。このような状態で、連続して試料油中の溶解ガスを抽出した場合、コンタミネーションが発生して正確なガス分析に支障をきたすおそれがあるため、一般には溶解ガスの抽出を行う都度、コンタミネーションの有無を確認する必要があり、非常に面倒であった。

本発明は、前記の種々の問題点に鑑み、特別な装置を使用することなく絶縁油中に溶解している微量ガス成分の高感度、かつ、迅速な分析が可能で、しかも、コンタミネーションの発生を防ぐことが可能な油中ガスの分析方法及び分析装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内に、該ガス貯留管内が所定の圧力となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点でガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程とからなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内に所定容量のガス成分が貯留された時点で前記ガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程とからなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内に、該ガス貯留管内が所定の圧力となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点でガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程と、ガス成分の分析後、逆洗用ガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出する工程とからなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内に所定容量のガス成分が貯留された時点で前記ガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程と、ガス成分の分析後、逆洗用ガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出する工程とからなることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、試料油中の溶存ガスを抽出するための抽出手段と、前記抽出された溶存ガスを一時貯留するためのガス貯留手段と、前記抽出手段及びガス貯留手段に残存する空気を排気するための排気手段と、抽出された溶存ガスを分析するガス分析手段と、前記ガス分析手段から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段と、ガス貯留手段を抽出手段、あるいは、ガス分析手段と連通する状態に切換える流路切換手段とを備えた油中ガスの分析装置において、前記ガス貯留手段は、溶存ガスが貯留されるガス貯留管と、前記ガス貯留管内の圧力を検出するための圧力検出手段とを備え、前記ガス貯留管内が所定の圧力になった時点で流路切換手段を切換えて、貯留された溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、試料油中の溶存ガスを抽出するための抽出手段と、前記抽出された溶存ガスを一時貯留するためのガス貯留手段と、前記抽出手段及びガス貯留手段に残存する空気を排気するための排気手段と、抽出された溶存ガスを分析するガス分析手段と、前記ガス分析手段から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段と、ガス貯留手段を抽出手段、あるいは、ガス分析手段と連通する状態に切換える流路切換手段とを備えた油中ガスの分析装置において、前記ガス貯留手段は、ガス分析手段のカラム容量を超える容量の溶存ガスを貯留可能なガス貯留管を備え、前記ガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留された時点で流路切換手段を切換えて、貯留された溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５または６に記載の油中ガスの分析装置において、ガス貯留手段側から抽出手段側へ逆洗用ガスを流通させる逆洗手段を設け、ガス分析手段による溶存ガスの分析終了後、流路切換手段を切換えて、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留手段に侵入した試料油や、抽出手段に残存する試料油を、逆洗用ガスにより外部へ排出するように構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ガス貯留管内が所定の圧力となるまでガス成分の抽出を継続するとともに、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点で、該ガス貯留管内に貯留したガス成分をガス分析手段内に全量注入するようにしたので、前記ガス貯留管内の圧力を制御するという簡易な方法により、ガス分析手段内へ大量のガス成分を注入することが可能となり、この結果、試料油中に溶存しているアセチレンが微量であっても、前記アセチレンを高感度で検出して、油入機器の異常診断や劣化診断の指標として供することができる。また、ガス貯留管内に貯留されるガス成分は、常に一定の圧力となった時点でガス分析手段へ注入されるので、前記ガス分析手段への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

請求項２記載の発明によれば、ガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量のガス成分が貯留されるまで前記ガス成分の抽出を継続するとともに、前記ガス貯留管内に所定容量のガス成分が貯留された時点で、該ガス貯留管内に貯留したガス成分をガス分析手段内に全量注入するようにしたので、前記ガス貯留管内に貯留されるガス成分の容量を制御するという簡易な方法により、ガス分析手段内へ大量のガス成分を注入することが可能となり、この結果、試料油中に溶存しているアセチレンが微量であっても、前記アセチレンを高感度で検出して、油入機器の異常診断や劣化診断の指標として供することができる。また、試料油中から抽出されるガス成分は、ガス貯留管内に常に一定量貯留された時点でガス分析手段へ注入されるので、前記ガス分析手段への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明による効果に加え、ガス分析の終了後、キャリアガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等によりガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出するようにしたので、連続してガス分析を行う場合でもコンタミネーションが発生するのを良好に防いで正確な分析を行うことができるとともに、ガス分析の都度、コンタミネーションの有無を確認する必要がないため、非常に利便である。また、キャリアガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させることにより、ガス分析手段側へ試料油が拡散・侵入するのを良好に防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加え、ガス分析の終了後、キャリアガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等によりガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出するようにしたので、連続してガス分析を行う場合でもコンタミネーションが発生するのを良好に防いで正確な分析を行うことができるとともに、ガス分析の都度、コンタミネーションの有無を確認する必要がないため、非常に利便である。また、キャリアガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させることにより、ガス分析手段側へ試料油が拡散・侵入するのを良好に防ぐことができる。

請求項５記載の発明によれば、ガス貯留管内の圧力を圧力検出手段により監視し、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点で流路切換手段を切換えて、ガス貯留管内に貯留されている溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したので、特別な装置を用いることなくガス分析手段への大量の溶存ガス注入を容易に行うことが可能となり、この結果、試料油中に溶存しているアセチレンが微量であっても、前記アセチレンを高感度で検出して、油入機器の異常診断や劣化診断の指標として供することができる。また、ガス貯留管内に貯留される溶存ガスは、常に一定の圧力となった時点でガス分析手段内へ注入されるので、前記ガス分析手段への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

請求項６記載の発明によれば、ガス分析手段のカラム容量を超える容量の溶存ガスを貯留可能なガス貯留管を備え、前記ガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留された時点で流路切換手段を切換えて、ガス貯留管内に貯留されている溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したので、特別な装置を用いることなくガス分析手段への大量の溶存ガス注入を容易に行うことが可能となり、この結果、試料油中に溶存しているアセチレンが微量であっても、前記アセチレンを高感度で検出して、油入機器の異常診断や劣化診断の指標として供することができる。また、試料油中から抽出されるガス成分は、ガス貯留管内に常に一定量貯留された時点でガス分析手段へ注入されるので、前記ガス分析手段への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

請求項７記載の発明によれば、ガス分析手段による溶存ガスの分析終了後、逆洗手段によりガス貯留手段側から抽出手段側へ向けて逆洗用ガスを流通させ、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留手段に侵入した試料油や、抽出手段に残存する試料油を外部へ排出するように構成したので、連続してガス分析を行う場合でもコンタミネーションが発生するのを良好に防いで正確な分析を行うことができるとともに、ガス分析の都度、コンタミネーションの有無を確認する必要がないため、非常に利便である。また、逆洗用ガスをガス貯留手段側から抽出手段側へ流通させることにより、ガス分析手段側へ試料油が拡散・侵入するのを良好に防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１ないし図５を参照しながら説明する。図１，２において、１は本発明における油中ガスの分析装置を示し、前記ガス分析装置１は、図１，２で示すように、変圧器等の油入機器から採取した試料油に溶存するガス成分（以下、溶存ガスという）を抽出するための抽出手段２と、抽出した溶存ガスを一時貯留するガス貯留手段１１と、前記抽出手段２及びガス貯留手段１１に残存する空気を排気するための排気手段１５と、前記ガス貯留手段１１に貯留された溶存ガスを分析するガス分析手段１９と、前記ガス分析手段１９から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段２５と、前記ガス貯留手段１１を抽出手段２、あるいは、ガス分析手段１９と連通する状態に切換えるための流路切換手段２６とを備えて概略構成されている。以下、前記各手段２，１１，１５，１９，２５，２６の構成について、図１，２を参照しながら説明する。

はじめに、抽出手段２の構成について説明する。図１，２において、３は変圧器等の油入機器（図示せず）から採取した試料油４が注入される試料油注入容器（以下、注入容器という）、５は注入容器３内に試料油４を注入するための試料油注入管である。６は注入容器３内から試料油４を排出するための排出管、７は前記排出管６の途中に設けた第１の開閉弁である。８はバブリング用の不活性ガス（例えば、後述するガス分析手段１９に供給されるキャリアガスと同一成分（ヘリウム，アルゴン等）のガス）を注入容器３内に注入した試料油４中に吹き込むための第１のガス供給管、９は前記第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁である。１０は注入容器３と後述する流路切換手段２６とを接続する第１のガス流通管であり、前記第１のガス流通管１０には、前記注入容器３において試料油４中から抽出された溶存ガスが流通する。

つづいて、ガス貯留手段１１の構成について説明する。図１，２において、１２は抽出手段２において抽出された溶存ガスが一時貯留されるガス貯留管、１３は前記ガス貯留管１２内の圧力を検出するための圧力検出手段である。１４ａは前記ガス貯留管１２の一方端と後述する流路切換手段２６とを接続する第２のガス流通管、１４ｂは前記ガス貯留管１２の他方端と後述する流路切換手段２６とを接続する第３のガス流通管である。

次に、排気手段１５の構成について説明する。図１，２において、１６は一端を後述する流路切換手段２６に接続した排気管、１７は前記排気管１６の途中に設けた開閉弁である。１８は前記排気管１６の他端に接続され、注入容器３，第１のガス流通管１０，ガス貯留管１２，第２，第３のガス流通管１４ａ，１４ｂ内に残存している空気を排気するための真空ポンプである。

つづいて、ガス分析手段１９の構成について説明する。図１，２において、２０は溶存ガスを単一成分毎に分離する分離カラム、２１は前記分離カラム２０の入口側に設けた注入口、２２は分離カラム２０の出口側に設けられ、前記分離カラム２０により分離されたガス成分を検出する検出器、２３は前記注入口２１と後述する流路切換手段２６とを接続する第４のガス流通管、２４は前記分離カラム２０が収納される恒温槽である。なお、本発明においては、前記分離カラム２０として、例えば、高感度・短時間での分析が可能な内径０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のワイドボアキャピラリーカラムを使用した。また、前記注入口２１は、キャリアガスによりガス貯留管１２から移送される溶存ガスを、分離カラム２０内に全量注入することが可能なスプリットレス注入口とした。更に、前記検出器２２は、アセチレンを検出することが可能な、例えば、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）とした。

次に、データ処理手段２５は、ガス分析手段１９の検出器２２において検出された各ガス成分の量に対応して前記検出器２２から出力される検出信号を演算処理し、その結果をクロマトグラムとして表示・出力したり、劣化診断や異常判断に使用するデータとして格納したりする等といった機能を備えて構成されている。

つづいて、流路切換手段２６は、例えば、六方弁からなり、第１〜第４のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ，２３、排気管１６、並びに、図示しないキャリアガスの供給源に接続された第２のガス供給管２７が、それぞれ所定の位置に接続されている。そして、この流路切換手段２６の切換動作により、ガス貯留管１２を抽出手段２及び排気手段１５と連通したり（図１参照）、ガス貯留管１２を第２のガス供給管２７及びガス分析手段１９と連通したり（図２参照）するように構成されている。

なお、第１，第２のガス供給管８，２７は、同一のガス供給源（図示せず）に接続されている。

次に、本発明の動作について説明する。はじめに、流路切換手段２６は、図１で示すように、第２のガス供給管２７とガス分析手段１９とが連通し、かつ、ガス貯留手段１１が抽出手段２及び排気手段１５と連通する状態に切換えられている。この状態においては、図示しないキャリアガスの供給源からのキャリアガス（ヘリウム，アルゴン等）が第２のガス供給管２７→流路切換手段２６→ガス流通管２３を経てガス分析手段１９へ流入している。一方、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９及び試料油注入管５を閉鎖し、かつ、排気管１６の途中に設けた第３の開閉弁１７を開放した状態で真空ポンプ１８を起動して、注入容器３、第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内に残存している空気を排気する。そして、前記注入容器３、第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内が所定の真空度となったら、排気管１６の途中に設けた第３の開閉弁１７を閉鎖する。

つづいて、図示しない変圧器等の油入機器からシリンジ等を用いて採取した試料油４を、試料油注入管５を介して注入容器３内に注入する（図１参照）。このとき、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７が閉鎖されていることはいうまでもない。この後、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９を開放し、図示しないガス供給源から不活性ガス（キャリアガスと同一成分）を、注入容器３内に注入した試料油４中に浸漬されている第１のガス供給管８の先端部から、前記試料油４中に噴出させる。これにより、前記試料油４中に溶存しているアセチレン等の溶存ガスは、該試料油４中から抽出される。そして、前記試料油４中から抽出された溶存ガスは、不活性ガスによって注入容器３から第１のガス流通管１０→流路切換手段２６→第２のガス流通管１４ａを経てガス貯留管１２に移送され、該ガス貯留管１２内に貯留される。なお、前記のような所謂バブリング法により溶存ガスの抽出を行う場合、図３で示すように、前記溶存ガスの抽出量は抽出初期において多く、時間とともに少なくなるので、ガス貯留管１２内には前記溶存ガスのほぼ全量が貯留されることとなる。

ここで、本発明の目的とするところは、試料油４中に溶存している微量なアセチレンを検出することにある。本発明においては、試料油４から抽出された溶存ガスを高感度・短時間で分析することができるように、ガス分析手段１９における分離カラム２０としてワイドボアキャピラリーカラムを使用している。キャピラリーカラムを使用すれば、前記のように溶存ガスを高感度・短時間で分析することが可能となるが、前記キャピラリーカラムは、一般的なガス分析に使用されるパックドカラム（充填カラム等ともいう）に比べて径寸法が小さいため、注入可能なガスの量が少ないという欠点がある。注入できる溶存ガスが少ないと、前記溶存ガス中の微量なアセチレンを検出することが困難であるため、本発明においては、分離カラム２０の注入限界量の溶存ガスを注入することで微量なアセチレンを検出するようにしている。

即ち、本発明においては、ガス貯留管１２内の圧力を検出する圧力検出手段１３を設け、前記ガス貯留管１２内が所定の圧力となるまで、溶存ガスの抽出を継続するようにしている。このように、ガス貯留管１２内の圧力を高めることにより、大量の溶存ガスを分離カラム２０内に注入させることが可能となる。なお、前記所定の圧力とは、カラム入口圧力よりも大きな圧力であって、例えば、クロマトグラムにおいて、アセチレンのピーク形状が著しく崩れない程度の圧力である（本件発明者が実験により確認したところ、例えば、カラム入口圧力が１００ｋＰａの場合、その４倍である４００ｋＰａ程度の圧力が限界であった）。

そして、前記ガス貯留管１２内が所定の圧力に到達したら、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９を閉鎖して不活性ガスの供給を停止する（即ち、溶存ガスの抽出を停止する）とともに、流路切換手段２６を、図２で示すように、ガス貯留管１２が第２のガス供給管２７及びガス分析手段１９と連通する状態に切換える。これにより、ガス貯留管１２内に貯留されている溶存ガスは、第２のガス供給管２７を介して供給されるキャリアガスによって、第３のガス流通管１４ｂ→流路切換手段２６→第４のガス流通管２３を経て移送され、注入口２１を介して全量が分離カラム２０内に注入される。分離カラム２０内に注入された溶存ガスは、単一成分毎に分離された状態で検出器２２に送られ、前記検出器２２により各ガス成分が検出される。前記検出器２２により検出された各ガス成分の情報は電気信号（検出信号）としてデータ処理手段２５に出力され、前記データ処理手段２５において演算処理が行われるとともに、演算処理された結果は、例えば、クロマトグラムとして出力される。

なお、本発明においては、分離カラム２０の入口圧力よりも大きな圧力で溶存ガスを前記分離カラム２０内に注入しているため、注入の際の衝撃によりクロマトグラムにはショックピークが現れるが、本発明において検出しようとしているアセチレンのピークが現れる位置まで前記ショックピークが及ぶことはない。また、クロマトグラムにおいて、アセチレンのピーク形状は鋭敏にはならないものの、ピーク形状が著しく崩れないように注入圧力が制御されているので、ピーク面積からアセチレンを良好に定量することができる。

そして、ガス分析手段１９による分析が終了したら、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７を開放することにより注入容器３内の試料油４を排出するとともに、排出が終了したら、前記第１の開閉弁７を再び閉鎖する。また、流路切換手段２６を図２で示す状態から図１で示す状態に切換えて、次回のガス分析に備える。以後、ガス分析を行う場合は、前記の動作を繰り返し行えばよい。

このように、本発明においては、ガス貯留管１２内が所定の圧力となるまで溶存ガスの抽出を継続するとともに、前記ガス貯留管１２内が所定の圧力となった時点で流路切換手段２６を切換えて、前記ガス貯留管１２内に貯留された溶存ガスを全量ガス分析手段１９の分離カラム２０内に注入するようにしたので、前記分離カラム２０内に大量の溶存ガスを注入することが可能となり、前記分離カラム２０としてキャピラリーカラムを使用することとも相まって、試料油４中に溶存している微量のアセチレンを迅速、かつ、高感度で検出し、油入機器の異常診断や劣化診断を行う際の指標として供することができる。また、ガス貯留管１２内に貯留される溶存ガスは、常に一定の圧力となった時点でガス分析手段１９の分離カラム２０内へ注入されるので、前記分離カラム２０への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

次に、本発明の第２実施例について、図４ないし図６を参照しながら説明する。第１実施例と第２実施例との相違点は、ガス分析を行った後、逆洗用ガスをガス貯留管１２側から注入容器３側（即ち、溶存ガスの流通方向とは逆方向）へ流通させて、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留管１２及び第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ内に侵入した試料油４や、注入容器３内に残存する試料油４を外部へ排出するための逆洗手段３０を設けた点にある。以下、前記逆洗手段３０の構成について、図４ないし図６を参照しながら説明する。なお、図４ないし図６において、第１実施例と同一部材は同一符号を用いて説明し、詳細な説明については割愛する。

図４ないし図６で示すように、逆洗手段３０は、例えば、排気管１６の途中に設けた三方弁３１と、一端が前記三方弁３１に接続され、かつ、他端が図示しない逆洗用ガスの供給源と接続された第３のガス供給管３２と、前記第３のガス供給管３２の途中に設けた第４の開閉弁３３とを備えて構成されている。なお、第３のガス供給管３２は、第１，第２のガス供給管８，２７と同一のガス供給源（図示せず）に接続してもよいし、窒素や空気等、キャリアガス（ヘリウムやアルゴン等の不活性ガス）よりも安価な逆洗用ガスの供給源（図示せず）に接続するようにしてもよい。

つづいて、第２実施例の動作について説明する。まず、図４で示すように、流路切換手段２６は、ガス分析手段１９と第２のガス供給管２７とが連通し、かつ、ガス貯留管１２が抽出手段２及び排気手段１５と連通する状態に切換えられており、また、逆洗手段３０の三方弁３１は、流路切換手段２６と排気手段１５とが連通する状態に切換えられている。この状態においては、図示しないキャリアガスの供給源からのキャリアガス（ヘリウム，アルゴン等）が第２のガス供給管２７→流路切換手段２６→第４のガス流通管２３を経てガス分析手段１９へ流入している。一方、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９及び試料油注入管５を閉鎖し、かつ、排気管１６の途中に設けた第３の開閉弁１７を開放した状態で真空ポンプ１８を起動して、注入容器３、第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内に残存している空気を排気する。このとき、排気管１６の途中に設けた三方弁３１は、図４で示すように、流路切換手段２６と真空ポンプ１８とを連通する状態となっているので、注入容器３、第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内に残存する空気を良好に排気することができる。そして、前記注入容器３、第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内が所定の真空度になったら、排気管１６の途中に設けた第３の開閉弁１７を閉鎖する。

次に、図示しない変圧器等の油入機器からシリンジ等を用いて採取した試料油４を、試料油注入管５を介して注入容器３内に注入する（図４参照）。このとき、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７が閉鎖されていることはいうまでもない。この後、第１のガス供給管８の途中に設けた開閉弁９を開放し、図示しないガス供給源から不活性ガス（キャリアガスと同一成分）を、注入容器３内に注入した試料油４中に浸漬されている第１のガス供給管８の先端部から、前記試料油４中に噴出させる。これにより、前記試料油４中に溶存しているアセチレン等の溶存ガスは、該試料油４中から抽出される。そして、前記試料油４中から抽出された溶存ガスは、不活性ガスによって注入容器３から第１のガス流通管１０→流路切換手段２６→第２のガス流通管１４ａを経てガス貯留管１２に移送され、該ガス貯留管１２内が所定の圧力（分離カラム２０の入口圧力よりも大きな圧力であって、例えば、クロマトグラムにおいて、アセチレンのピーク形状が著しく崩れない程度の圧力）となるまで貯留される。なお、前記のような所謂バブリング法により溶存ガスの抽出を行う場合、図３で示すように、前記溶存ガスの抽出量は抽出初期において多く、時間とともに少なくなるので、ガス貯留管１２内には前記溶存ガスのほぼ全量が貯留されることとなる。

そして、前記ガス貯留管１２内が所定の圧力に到達したら、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９を閉鎖して不活性ガスの供給を停止する（即ち、溶存ガスの抽出を停止する）とともに、流路切換手段２６を、図５で示すように、ガス貯留管１２が第２のガス供給管２７及びガス分析手段１９と連通する状態に切換える。これにより、ガス貯留管１２内に貯留されている溶存ガスは、第２のガス供給管２７を介して供給されるキャリアガスによって、第３のガス流通管１４ｂ→流路切換手段２６→第４のガス流通管２３を経て移送され、注入口２１を介して全量が分離カラム２０内に注入される。分離カラム２０内に注入された溶存ガスは、単一成分毎に分離された状態で検出器２２に送られ、前記検出器２２により各ガス成分が検出される。前記検出器２２により検出された各ガス成分の情報は電気信号（検出信号）としてデータ処理手段に２５出力され、前記データ処理手段２５において演算処理が行われるとともに、演算処理された結果は、例えば、クロマトグラムとして出力される。

つづいて、ガス分析手段１９による分析が終了したら、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７を開放して、注入容器３内の試料油４を排出する。また、流路切換手段２６を、図６で示すように、ガス貯留管１２が抽出手段２及び排気手段１５と連通する状態に切換えるとともに、排気管１６の途中に設けた逆洗手段３０の三方弁３１を、前記流路切換手段２６と第３のガス供給管３２とが連通する状態に切換える。この状態で、第３のガス供給管３２の途中に設けた第４の開閉弁３３を開放すると、図示しないガス供給源から逆洗用ガスが、第３のガス供給管３２→三方弁３１→排気管１６→流路切換手段２６→第３のガス流通管１４ｂ→ガス貯留管１２→第２のガス流通管１４ａ→流路切換手段２６→第１のガス流通管１０を経て注入容器３内に流入する。この結果、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂやガス貯留管１２内に侵入した試料油４や、注入容器３内に残存する試料油４は、前記逆洗用ガスによって良好に排出管６から注入容器３外へ排出される。

そして、前記のように逆洗用ガスによる第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ、ガス貯留管１２及び注入容器３内の逆洗（試料油４の排出）が終了したら、第３のガス供給管３２の途中に設けた第４の開閉弁３３を閉鎖して、逆洗用ガスの供給を停止する。また、逆洗手段３０の三方弁３１を図４で示すように、流路切換手段２６と排気手段１５とが連通する状態に切換えるとともに、排出管６の途中に設けた第１の開閉弁７を閉鎖して、次回のガス分析に備える。以後、ガス分析を行う場合は前記の動作を繰り返し行えばよい。

このように、本発明の第２実施例においては、第１実施例と同様に、試料油４中に溶存している微量のアセチレンを迅速、かつ、高感度で検出できることに加え、ガス分析の終了後、ガス貯留管１２側から注入容器３側へ逆洗用ガスを流通させて、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ及びガス貯留管１２内に侵入した試料油４や、注入容器３内に残存する試料油４を外部へ排出するようにしたので、前記第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂやガス貯留管１２、注入容器３内に試料油４が残存することによって、次回のガス分析時にコンタミネーションが発生するのを良好に防ぐことができるとともに、より正確なガス分析を行うことができる。また、ガス分析を行う都度、コンタミネーションの有無を確認する必要がないので、非常に利便である。しかも、逆洗用ガスを溶存ガスの流通方向とは逆方向へ（即ち、ガス貯留管１２側から注入容器３側へ）流通させることにより、ガス分析手段１９側へ試料油４が拡散・侵入するのを良好に防ぐことができる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例と第１，第２実施例との相違点は、第１，第２実施例が、ガス貯留管１２内が所定の圧力となった時点で流路切換手段２６を切換えて、前記ガス貯留管１２内に貯留された溶存ガスを全量ガス分析手段１９の分離カラム２０内に注入するようにしているのに対し、第３実施例は、ガス貯留管１２内に、ガス分析手段１９における分離カラム２０の容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留された時点で流路切換手段２６を切換えて、前記ガス貯留管１２内に貯留されている溶存ガスを全量ガス分析手段１９の分離カラム２０内に注入するようにした点にある。

即ち、第３実施例においては、ガス貯留管１２の溶存ガス貯留可能量（容量）を、分離カラム２０の注入可能量（カラム容量）よりも大きくし、これにより、前記ガス貯留管１２内にカラム容量を超える所定容量の溶存ガスを貯留可能としている。なお、本件発明者が実験により確認したところ、ガス貯留管１２の容量としては、カラム容量の最大４倍程度が分析の限界であった。

以下、第３実施例の動作について説明する。なお、基本的な動作については第１，第２実施例とほぼ同様であるため、詳細な説明は割愛し、異なる部分のみを説明する。抽出手段２の注入容器３において試料油４中から抽出されたアセチレン等の溶存ガスは、不活性ガス（キャリアガスと同一成分）によって前記注入容器３から第１のガス流通管１０→流路切換手段２６→第２のガス流通管１４ａを経てガス貯留管１２に移送され、該ガス貯留管１２内に、分離カラム２０の容量（カラム容量）を超える所定容量となるまで貯留される。この際、前記ガス貯留管１２内に貯留される溶存ガスの量（容量）は、溶存ガスの抽出時間を監視することにより制御する。

そして、ガス貯留管１２内にカラム容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留されたら、第１のガス供給管８の途中に設けた第２の開閉弁９を閉鎖して不活性ガスの供給を停止する（即ち、溶存ガスの抽出を停止する）とともに、流路切換手段２６を、ガス貯留管１２が第２のガス供給管２７及びガス分析手段１９と連通する状態に切換える。これにより、ガス貯留管１２内に貯留されている溶存ガスは、第２のガス供給管２７を介して供給されるキャリアガス（ヘリウム，アルゴン等）によって、第３のガス流通管１４ｂ→流路切換手段２６→第４のガス流通管２３を経て移送され、注入口２１を介して全量が分離カラム２０内に注入される。なお、この際、前記ガス貯留管１２内の圧力は、カラム入口圧力と同じになるように制御されている。

このように、本発明の第３実施例においては、ガス貯留管１２内にカラム容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留されるまで前記溶存ガスの抽出を継続するとともに、前記ガス貯留管１２内に所定容量の溶存ガスが貯留された時点で流路切換手段２６を切換えて、前記ガス貯留管１２内に貯留された溶存ガスを全量ガス分析手段１９の分離カラム２０内に注入するようにしたので、前記分離カラム２０内に大量の溶存ガスを注入することが可能となり、前記分離カラム２０としてキャピラリーカラムを使用することとも相まって、試料油４中に溶存している微量のアセチレンを迅速、かつ、高感度で検出し、油入機器の異常診断や劣化診断を行う際の指標として供することができる。また、試料油４から抽出された溶存ガスは、ガス貯留管１２内に常に一定量貯留された時点でガス分析手段１９の分離カラム２０内へ注入されるので、前記分離カラム２０への注入量も常に一定となり、ガス分析の繰り返し再現性を向上できる。

なお、本発明において、ガス分析手段１９は、１つの分離カラム２０を備えているだけであるが、これに限定することなく、複数の分離カラムを備えるようにしてもよい。この場合、アセチレン以外のガス成分を同時に検出することが可能となる。また、複数の分離カラムを備えるようにした場合、１つのガス貯留管に駐留された溶存ガスを各分離カラムに分岐させて注入するようにしてもよいし、各分離カラムに対応するガス貯留管を設けておき、各ガス貯留管から各分離カラム内にそれぞれ溶存ガスを注入するようにしてもよい。更に、複数の分離カラムを備えるようにした場合、全ての分離カラムをキャピラリーカラムとしてもよいし、キャピラリーカラムとパックドカラムとを組合わせるようにしてもよい。また、複数の分離カラムを備えるようにした場合、各分離カラムの出口側には検出しようとするガス成分に適した検出器を接続することはいうまでもない。

更に、本発明においては、図１，２及び図４ないし図６で示すように、ガス貯留管１２に、該ガス貯留管１２内の圧力を検出するための圧力検出手段１３を付設した場合を一例として説明しているが、前記圧力検出手段１３は、溶存ガスの貯留時に前記ガス貯留管１２と連通する第１〜第３のガス流通管１０，１４ａ，１４ｂ、排気管１６のいずれかに付設するようにしてもよい。

本発明の第１実施例において、試料油から抽出された溶存ガスをガス貯留管内に貯留する動作を示す動作説明図である。第１実施例において、ガス貯留管内に貯留された溶存ガスをガス分析手段へ注入する動作を示す動作説明図である。溶存ガスの抽出率と抽出時間との関係を示す図である。本発明の第２実施例において、試料油から抽出された溶存ガスをガス貯留管内に貯留する動作を示す動作説明図である。第２実施例において、ガス貯留管内に貯留された溶存ガスをガス分析手段へ注入する動作を示す動作説明図である。第２実施例において、ガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油を外部へ排出する動作を示す動作説明図である。

符号の説明

１ガス分析装置
２抽出手段
３試料油注入容器
４試料油
１１ガス貯留手段
１２ガス貯留管
１３圧力検出手段
１５排気手段
１９ガス分析手段
２０分離カラム
２２検出器
２５データ処理手段
２６流路切換手段
３０逆洗手段

Claims

排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内に、該ガス貯留管内が所定の圧力となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点でガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程とからなることを特徴とする油中ガスの分析方法。
排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内に所定容量のガス成分が貯留された時点で前記ガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程とからなることを特徴とする油中ガスの分析方法。
排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内に、該ガス貯留管内が所定の圧力となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内が所定の圧力となった時点でガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程と、ガス成分の分析後、逆洗用ガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出する工程とからなることを特徴とする油中ガスの分析方法。
排気手段により試料油注入容器、ガス貯留管及びガス流通管内の残存空気を排気する工程と、排気により所定の真空度となった試料油注入容器内に試料油を注入する工程と、前記試料油中に不活性ガスを吹き込んで、該試料油中に溶存しているガス成分を抽出する工程と、抽出されたガス成分をガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量となるまで貯留する工程と、前記ガス貯留管内に所定容量のガス成分が貯留された時点で前記ガス成分の抽出を停止するとともに、前記ガス貯留管内に貯留されているガス成分をキャリアガスにより全量ガス分析手段に注入する工程と、前記ガス分析手段に注入したガス成分を分析する工程と、ガス成分の分析後、逆洗用ガスをガス貯留管側から試料油注入容器側へ流通させて、ガス成分の抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留管及びガス流通管内に侵入した試料油や、試料油注入容器内に残存する試料油を外部へ排出する工程とからなることを特徴とする油中ガスの分析方法。
試料油中の溶存ガスを抽出するための抽出手段と、前記抽出された溶存ガスを一時貯留するためのガス貯留手段と、前記抽出手段及びガス貯留手段に残存する空気を排気するための排気手段と、抽出された溶存ガスを分析するガス分析手段と、前記ガス分析手段から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段と、ガス貯留手段を抽出手段、あるいは、ガス分析手段と連通する状態に切換える流路切換手段とを備えた油中ガスの分析装置において、前記ガス貯留手段は、溶存ガスが貯留されるガス貯留管と、前記ガス貯留管内の圧力を検出するための圧力検出手段とを備え、前記ガス貯留管内が所定の圧力になった時点で流路切換手段を切換えて、貯留された溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したことを特徴とする油中ガスの分析装置。
試料油中の溶存ガスを抽出するための抽出手段と、前記抽出された溶存ガスを一時貯留するためのガス貯留手段と、前記抽出手段及びガス貯留手段に残存する空気を排気するための排気手段と、抽出された溶存ガスを分析するガス分析手段と、前記ガス分析手段から出力される検出信号を演算処理するデータ処理手段と、ガス貯留手段を抽出手段、あるいは、ガス分析手段と連通する状態に切換える流路切換手段とを備えた油中ガスの分析装置において、前記ガス貯留手段は、ガス分析手段のカラム容量を超える容量の溶存ガスを貯留可能なガス貯留管を備え、前記ガス貯留管内にガス分析手段のカラム容量を超える所定容量の溶存ガスが貯留された時点で流路切換手段を切換えて、貯留された溶存ガスをガス分析手段内に全量注入するように構成したことを特徴とする油中ガスの分析装置。
ガス貯留手段側から抽出手段側へ逆洗用ガスを流通させる逆洗手段を設け、ガス分析手段による溶存ガスの分析終了後、流路切換手段を切換えて、溶存ガスの抽出時に毛管現象等により前記ガス貯留手段に侵入した試料油や、抽出手段に残存する試料油を、逆洗用ガスにより外部へ排出するように構成したことを特徴とする請求項５または６に記載の油中ガスの分析装置。